一种改进的毫米波雷达多目标检测算法

智能驾驶主要依据前视雷达进行目标探测,基于毫米波雷达的多目标检测算法是目前的研究热点。但现有的基于FMCW的雷达多目标检测算法存在大量虚警、漏检的问题,且无法获得目标的方位信息,很难应用到复杂多变的道路环境中。提出了一种改进的毫米波雷达多目标检测算法。该算法在传统FMCW算法的基础上,提出相位差和功率差联合匹配模型进行频率匹配的思想,较好地解决了FMCW算法中频率匹配差错、无法得到目标方位信息等问题。对该算法进行了多目标模拟仿真和实测道路试验,仿真和实验结果表明,基本上能正确检测出多目标的距离、速度、方位角,且性能可靠稳定。     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。     

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法.首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题.仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求.     

FMCW车载毫米波雷达空时码信号处理方案

空时分组码是无线通信系统中的一种抗信道衰落和提高系统容量的编码方法,能够同时获得分集增益和编码增益。由此将MIMO通信和MIMO脉冲雷达中应用较多的空时分组码引入FMCW车载毫米波雷达信号处理中,通过对发射信号和接收信号的编码解耦,形成更大天线孔径的虚拟阵列,提高了系统角度分辨率。相比于基于时间分集的虚拟阵列算法,基于空时分组码的虚拟阵列算法能够在单天线功率受限的场景下,获得多根天线同时工作带来的功率增益。同时,针对空时分组码中目标运动带来的相位误差问题,根据FMCW车载毫米波雷达低复杂度的系统需求,设计了一种适用于相干目标的运动相位校准算法。仿真结果表明,基于空时分组码的FMCW车载毫米波雷达信号处理算法相比于已有算法能够获得更好的系统性能。     

植保无人机毫米波雷达测高原理分析及仿真

植保无人机平台测高技术有着广泛的需求,而调频连续波(FMCW)毫米波雷达设备在自动驾驶领域已经逐渐普及,因此,把FMCW毫米波雷达测高技术推广到植保无人机测高领域具有重要意义。基于植保无人机平台分析FMCW毫米波雷达测高原理和系统设计,证明了FMCW毫米波雷达可以用于植保无人机。提出基于地表建模的测高雷达回波仿真方法,可用于进行不同地形情况下的FMCW毫米波测高雷达性能分析和算法研究,实验分析了模拟回波的高度信息,证明该方法能满足植保无人机测高需求。     

车载毫米波雷达目标检测综述

目标检测技术作为主动刹车系统的重要组成部分,对测距传感器的检测精度要求极高,毫米波雷达传感器是目标检测的最优选择。综述了毫米波雷达的发展状况、国内外现状、毫米波雷达目标检测算法,介绍了国内外多个重点实验室对毫米波雷达目标检测算法的研究情况,重点放在多传感器融合检测和毫米波雷达多目标检测上。阐述了车载毫米波雷达目标检测的技术难点,对未来毫米波雷达的发展方向提出了建议,以期为后续的研究开发做准备。     

基于LMS算法的FOD雷达射频泄露对消技术

针对机场跑道异物(FOD)探测系统中毫米波调频连续波(FMCW)雷达的射频泄漏问题,研究射频泄漏对消技术。分析了毫米波FMCW雷达中射频泄漏的产生原因,阐述了泄漏信号对FOD检测系统的影响。通过分析自适应滤波的原理,并结合毫米波FMCW雷达的特点,提出了一种基于最小均方误差(LMS)算法的自适应对消技术。仿真验证了该对消方案算法实现的可行性,同时分析了对消方案中数字信号处理(DSP)响应时间对FOD系统性能的影响。仿真实验结果表明,该对消系统的对消比可达到45 dB左右,可实现高精确度对消。     

多斜率步进调频连续波信号在汽车防撞雷达中的应用

该文首先介绍了工作在毫米波段的汽车防撞雷达的有关情况,然后针对其在实际工作情况下遇到的虚警问题,提出了一种新的雷达发射信号波形,即多斜率步进调频连续波信号。该波形可以容易地数字化产生,同时其相应的信号处理降低了传统的高分辨率雷达对高速宽带信号处理的要求。该文还提出了一种用于多个车辆目标检测的逐次逼近算法,仿真结果表明,该算法能够有效地去除虚假目标。     

集中式MIMO雷达研究综述

多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新体制雷达,利用其发射波形分集的特点,在目标检测、参数估计、射频隐身及抗干扰等诸多方面展现出了突出的性能,经过学者们近20年的深入研究,基于正交波形的MIMO雷达相关理论日臻完善,并在汽车辅助驾驶、安全防卫等领域得到广泛应用。近年来,随着电磁环境感知及知识辅助等概念的引入,基于波形优化的MIMO雷达主动抗干扰、射频隐身、以及探测-通信一体化等技术受到学者们的关注并得到深入研究。该文力图对学者们近20年来围绕MIMO雷达的研究工作进行归纳与综述,内容主要包括:正交波形MIMO雷达原理、目标探测性能分析、典型应用;正交波形MIMO雷达波形设计与特点;基于知识的认知MIMO波形设计与算法;基于MIMO的探测-通信一体化波形设计与算法;MIMO雷达信号处理、数据处理及资源管理。论文最后对MIMO雷达在机载应用中的空时处理(STAP)、MIMO雷达在成像中的信号处理、以及基于时分多波形分集的线性调频毫米波MIMO雷达信号处理等进行了讨论。      

编码步进调频连续波信号在汽车防撞雷达中的应用

本文提出了一种用于毫米波汽车防撞雷达的编码步进调频连续波信号.这种新的发射信号具有距离高分辨率特性和良好的抗干扰能力.本文还提出了一种用于多目标环境中的试凑逼近检测算法并通过计算机仿真证明了该算法可以有效地去除虚警.最后,对信号波形的优化进行了研究并给出了仿真结果.     

基于改进波形太赫兹雷达的多目标检测

太赫兹雷达在测点目标时具有极高的分辨力。然而在多目标条件下,使用经典的线性调频波形调制可能会引起错误的差频组合,从而出现虚假目标。为此,提出一种工作在0.22 THz频段的改进波形,它由梯形波与三角波两部分组成。通过梯形波的上、下扫频计算速度-距离的模糊范围,并通过恒频段检测目标的相对速度。由于速度-距离交叉点的不匹配,虚假目标仍存在,而后续的不同调频斜率的三角波则能在其基础上完全剔除虚假目标。文中给出了这种体制的太赫兹雷达系统的架构,并通过近乎现实的仿真,证明在这种新型波形体制下,太赫兹雷达差频配对的准确度将得到大幅度提升。     

基于CLEAN思想的互补码信号脉冲压缩算法

互补码信号具有理想的零旁瓣非周期自相关函数,特别适用于高频地波雷达。然而高频地波雷达常采用高占空比波形,近距离目标回波遮挡严重,遮挡时原互补码不再互补,脉压旁瓣很高。针对这一问题,提出基于CLEAN算法思想的互补码脉冲压缩方法,该算法利用互补码的子码互补特性,在不同遮挡程度使用不同长度的子码作为脉压系数;同时,引入了CLEAN算法的思想,由远距离段至近距离段依次进行脉压和CLEAN操作,在保留互补码零旁瓣特性的同时消除了不同子码段之间的相关性造成的距离栅瓣。多目标环境下的计算机仿真实验表明,这种算法在距离盲区内保持了互补码的零旁瓣特性,且无距离栅瓣。     

一种多目标FMCW雷达的高效距离速度测量方法

为实现FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）雷达在复杂多目标场合的无模糊测量,本文提出了一种梯形波调制方式,并首次推导了其在最坏情况下的虚假匹配结果数.在此基础上,本文创新地设计了快速中频容差匹配算法（TFBM,Tolerance-Fast Beat frequency Matching）和虚假目标消除算法（FGTC,Fast Ghost Targets Canceling）及其对应的容差匹配条件.其中TFBM算法可以根据一个梯形周期的测量结果,容差、快速地找出所有可能的匹配;FGTC算法可以消除TFBM算法结果中的虚假目标.严格地理论推导和仿真结果表明,在梯形波调制下的FMCW雷达配合使用TFBM和FGTC算法不仅可以无模糊测量多目标的速度、距离信息,而且可以显著地降低计算复杂度.     

DDS频率合成器的方波重影现象研究

直接数字频率合成技术(DDS)作为第三代频率合成技术,广泛应用于仪器仪表、通信、雷达等领域。基于DDS技术设计的频率合成器输出方波时,存在明显的重影现象,这直接影响了方波的质量。对方波重影出现的原因进行了分析,并提出一种适用于FPGA的改进算法,较好地弱化了方波重影。     

利用Doppler量测的IJPDA多目标跟踪改进算法

为了提高多频连续波雷达多目标跟踪精度,在基于传统的综合联合概率数据互联(IJPDA)算法基础上,提出一种带Doppler量测的IJPDA滤波跟踪新算法。首先从理论上分析了传统的IJPDA算法,然后详细阐述了引入径向速度量测后的改进算法,最后通过Monte Carlo仿真验证了该算法的有效性。仿真结果表明,径向速度量测的运用使得改进的IJPDA算法在跟踪性能上有了显著提高。     

FMCW radar range estimation algorithm based on fast iterative interpolation

For the multi-target detection,a multi-objective range estimation algorithm was proposed based on iterative interpolation to solve the problem of the range accuracy of frequency modulation continuous wave (FMCW) radar being easy to be interfered by spectrum.Firstly,the number of targets and the rough location of the target were obtained through the fast Fourier transform (FFT) and the constant false alarm (CFAR) detection algorithm.Then spectrum was iteratively interpolate,and the inter-spectral interference was eliminated during each iteration to obtain more accurate distance.Simulation results show that the proposed algorithm has higher estimation accuracy in multi-target environment and low Signal-to-noise ratio(SNR).The proposed algorithm is implemented by DSP,which proved that the algorithm meets the real-time requirements and is easy to be implemented in engineering.     

多目标跟踪时的雷达波形调度问题

在目标跟踪领域,优化调度雷达波形能有效提高系统跟踪性能,但现有的方法均局限于单目标情况下的场景。针对多目标跟踪时的雷达波形调度问题展开了研究,首先给出了波形参数与观测误差协方差的关系,介绍了交互多模跟踪滤波算法,然后提出以滤波协方差矩阵的行列式作为对目标跟踪性能的度量标准,并从观测目标选择和波形参数优化两方面对波形调度问题进行了分析,最后结合IMM跟踪算法提出了多目标情况下雷达波形的最优调度方法。仿真实验验证了该方法的有效性。     

近海回波压制远程高频地波雷达波形设计

针对远程高频地波雷达由于Norton衰减的影响导致接收机需要过大的动态范围的问题,提出了采用分段压地波形的设计来减小对接收机动态范围要求的方法.通过对远程高频地波雷达采用的调频中断连续波(FMICW)体制的处理过程的分析,指出利用减少近距回波的时间利用率来设计压地波;用计算机仿真探讨了该方法的近海回波压制能力,证明了其有效性.     

一种改进的车载雷达多目标检测方法

针对传统的线性调频连续波(FMCW)雷达在多目标检测中存在距离速度耦合的缺陷,[JP]提出了一种FMCW+CW的改进方法,利用CW回波多普勒频率估算出的速度来剔除雷达多目标检测中存在的虚假目标,有效地解决了从多目标中检测真实目标的问题,并能估算出目标的速度和距离信息。计算机模拟仿真的结果证明了理论分析的正确性和新方法的有效性。     

基于去斜滤波与稀疏恢复的探干一体化系统直达波抑制技术

探测干扰一体化系统通过波形一体化设计,利用无典型雷达信号特征的干扰信号进行探测,共享波形、频率、时间、孔径等资源,极大提升了系统资源的综合利用率。然而,为实现有效干扰,探测干扰一体化波形在频段上会与对方雷达信号有所重叠,一体化设备探测回波会受到由对方雷达发射信号带来的强直达波影响,造成探测性能的严重恶化。本文考虑探干一体化系统与线性调频雷达对抗的场景,提出了两种直达波抑制算法（去斜频域滤波与稀疏恢复）。在第一种算法中,通过分数阶傅里叶变换（Fractional Fourier Transform,FRFT）估计对方线性调频直达波调频斜率,构造回波去斜函数,将直达波分量变换为点频信号后通过频率滤波进行滤除。在第二种算法中,以去斜滤波方法作为预处理步骤,针对直达波功率强时去斜滤波带来的回波能量损失问题,利用稀疏恢复的方法恢复损失信号,进一步提升了探干一体化系统的探测能力。通过仿真和实测结果验证了算法可行性。